XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение

Исследование особенностей холодных атмосферных фронтов, проходящих через густонаселенный город, является важной задачей. Дело в том, что холодные фронты приносят с собой не только похолодания, но и в случае холодных фронтов второго рода шквалистый ветер, грозу и ливневые осадки. Эти погодные явления крайне негативно сказываются на жизни большого города.

Мониторинг холодных фронтов поможет заранее подготовиться к тем или иным опасностям, который они несут, тем самым играет важную роль в обеспечении безопасности, эффективного управления городской инфраструктурой и рационального использования ресурсов в условиях переменчивого климата Санкт-Петербурга. Для данного региона характерна частая смена воздушных масс, обусловленная в значительной степени циклонической деятельностью.

Целью работы является анализ динамики метеорологических параметров во время прохождения холодных атмосферных фронтов через Санкт-Петербург, что позволит более глубоко понимать климатические особенности Санкт-Петербурга и создать более точные климатические модели и прогнозы.

Исходные данные для исследования представляют сформированную базу данных метеорологических параметров в дни, в которые наблюдался холодный фронт [1]. Там есть температура, давление, влажность, направление и скорость ветра и дополнительная информация про облака и осадки [2]. Шаг данных составляет 3 часа. Место измерения – аэропорт Пулково, находящийся в 16 км от центра города в южном направлении. Период охватывает весь 2023 год, за который было обнаружено 17 фронтов.

Результаты исследования

Всего за 2023 год было выявлено 17 случаев прохождения холодных фронтов (ХФ) через черту города. По сезоном они распределялись как указано на рисунке 1.

Рисунок 1 — Распределение холодных фронтов по сезонам

Как видно, максимальное количество фронтов было весной, а минимальное - зимой.

Были построены гистограммы частотного распределения: амплитуды температур (рис. 2), барического градиента (рис. 3), скорости ветра (рис. 4) и влажности (рис. 5).

Рисунок 2 — Частотная гистограмма амплитуды температур

По гистограмме амплитуд температур видно, насколько градусов менялась температура при прохождении холодных фронтов: изменение составило от 2,5 до 15,1С. По рисунку видно, чаще всего изменение температуры было в пределах от 2,5 до 6,7С.

Рисунок 3 — Частотная гистограмма скорости ветра

По гистограмме скорости ветра видно, что скорость ветра в холодных фронтах была в пределах от 0 до 5 м/с. Чаще всего встречалась скорость от 1,7 до 2,5 м/с.

Рисунок 4 — Частотная гистограмма барического градиента

По гистограмме барической тенденции видно, что тенденция в холодных фронтах была в пределах от -2,5 до 2,2 мм.рт.ст. Чаще всего она была от -0,7 до 1,6 мм.рт.ст.

Рисунок 5 — Частотная гистограмма влажности

По гистограмме относительной влажности видно, что влажность в холодных фронтах была в пределах от 26 до 98 процентов. Чаще всего она была от 74 до 86 процентов.

Большинство ХФ (10 из 17) пришли с юго-западного направления, три – с севера, два – с юга и два – с запада-юго-запада. Так же для анализа ветра были построены три розы ветров: общая для всех холодных фронтов, для холодных фронтов в холодный период и в теплый период (рис. 6).

Рисунок 6 — Розы ветров для всех холодных фронтов

Как мы видим по графику за весь год, в Санкт-Петербурге преобладали ветра юго-западного или западного направления.

При прохождении ХФ через Санкт-Петербург в холодный период направление ветра нестабильное, присутствуют повороты ветра, преобладает ветер юго-западного сектора и юго-восточный.

В отличие от холодного периода, при прохождении ХФ в теплый период ветер более устойчивый, преобладает западное и юго-западное направление ветра.

Для анализа динамики параметров до, вовремя и после прохождения холодного фронта были созданы четыре графика: температура, давление, направление и скорость ветра (рис. 7).

Рисунок 7 — Графики динамического анализа

По графикам температуры видно, что холодный фронт в холодный период (нижние пять кривых) сопровождаются монотонным слабым понижением температуры не более чем на 2 °С, момент прохождения ХФ практически не выделяется. В теплый период амплитуды температур меняются значительно, прохождение 8-ми ХФ сопровождается резким подъемом температуры на 10-12 °С, за которым следует опять спад.

По графикам направления видно, что перед прохождением трех холодных фронтов ветер усиливается на 1 м/с, при этом поворачивает против часовой стрелки на 25 градусов. Во время прохождения 4 холодных фронтов ветер усиливается более значительно (на 3 м/с), резко поворачивает по часовой стрелке на 30-40 градусов. Максимальный поворот ветра – на 45 градусов, минимальный на 0 градусов. После прохождения ХФ скорость ветра в большинстве случаев снижается.

В дни прохождения холодного фронта небо было затянуто облаками. Общая облачность редко когда оценивалась меньше 70%. Основную массу облаков составляли слоисто-кучевые, слоистые и кучево-дождевые облака. В основном высота нижней границы облачности была от 600 до 1500 метров.

В зимний период осадки были в виде снега, ливневых осадков не было. Весной снег сменился дождем, но ливневых осадков так же не наблюдалось. Летом преимущественно ливневые осадки, только 1 раз был обложной дождь. Осенью также преобладали ливневые осадки.

Заключение

Таким образом, это исследование поможет лучше понять природу холодных фронтов Санкт-Петербурга. Даст возможность выявить типичные особенности холодных фронтов, включая их частоту и силу воздействия на погоду в городе и на жизни людей.

Список литературы

1. Группа "Погода в Петербурге" // Вконтакте URL: https://m.vk.com/pogoda812

2. Погода в Санкт-Петербурге // Сайт rp5 URL: rp5.ru

Код для цитирования: Скопировать